數字電路與嵌入式系統設計與應用研究

任杰 中國人民解放軍第五三一一工廠

嵌入式系統是對傳統計算機系統運行進行一定革新而建立的運行體系，可結合使用需求而設置相應的硬件系統與軟件系統。為高速數字電路設計提供了一定思路。

一、數字電路與嵌入式系統設計思路

運用AD 轉換器在ARM 芯片的運用之下，將信號轉換為數字信號，并將其顯示在數字窗口之中。對電路擴展進行AD 采樣，關注滑動變阻器阻值的變化特征，據此而得到不同的模擬信號。將得到的信號通過AD轉換之后得到數字信號，通過串口通信將結果輸出。設計思路圖見圖1。

圖1 AD轉換數字信號思路圖

二、數字電路與嵌入式系統硬件設計

硬件設計過程中，結合系統要求配置時鐘電路、電源系統以及復位電路等。

運用LPC2124 芯片，運用超小LQFP64封裝的包裝方式，屬于16/32 位ARM7 TDMI-S 核，128 位寬度接口/加速器工作頻率60MHz，32/64/128/256/512kB 卡內具有lash 程序存儲器。

在片內RealMonitor 軟件上運用之下，嵌入式跟蹤接口可實時調試代碼并進行有效跟蹤。10 位A/D 轉換器具有16 路模擬輸入的操作方式。建立多個16 路模擬輸入，包括兩個400kbit/sI2C 總線、SSP、SPI、兩個16C550 工業標準UART。CPU 操作電壓范圍在3.0～3.6V（3.3V±10%），/O 口最大可承受電壓為5V。

三、數字電路與嵌入式系統設計與應用研究

（一）硬件觸發轉換

ADCR 中BURST 位START 字 段 范圍 為010-111，在P0.16 或P0.22 管 腳、或AT0.1、0.3、1.0、1.1 匹配信號跳變時，啟動并轉換一次AD 轉換器。可以在兩個匹配管腳或者4 個匹配信號中的任意一個指定邊沿轉換。邊沿檢測邏輯設置為端口的管腳狀態或選擇的匹配信號。

（二）UART0 串行通信

LPC2124 中具有兩個符合要求的LPC 2124、LPC2124。LPC2124 能 夠 實 現 有 效的軟件流控制，接收器FIFO 出發點包括1、4、8、14 字節。管腳描述如表1：

UART 操作過程中，首先設置I/O 連接至UARTx，建立串口工作模式，包括UxFCR、UxLCR，串口波特率具有UxDLL、UxDLM兩種，檢查串口狀態字UxLSR。

表1 UART0 串行通信中管腳描述情況

（三）電壓基準電路

基準電路設計中電壓源設計為Lm385，電路工作中的電源電壓范圍15цA–20mA，15ц A為最低的工作范圍。電壓溫度系數設置為30ppm，初始電壓精度設置為1—2%。封裝運用T092 或者DIp。動態電阻最大設置為1Ω，一般數值設置為0.6Ω。

基準電壓源設置為ICL8069，設計過程中對電壓源設計四個檔位，分別是ICL8069A檔、ICL8069B 檔、ICL8069C 檔、ICL8069D檔。溫度系統則相應設置為10ppm、25ppm、50ppm、100ppm。運行中具有較為良好的穩定性，50цA–5mA 工作范圍內變化狀態下，VREF的最小變化范圍低于20mV。基準電壓設置為1.235V，最小值與最大值分別為1.20V、1.25V，工作中電流的范圍在50цA–5mA。運行中噪音不大，噪聲電壓有效值低于5цV，典型的動態阻抗數值1Ω。可調式基準電壓為LM336，電壓典型數值5.00V、2.64V，長期穩定性在20ppm，精度范圍在±1%。

通過外部電路調整可達到最為適宜的電壓溫度系統與基準電壓數值，可通過兩只硅二極管與精密電位器等建立溫度補償電路，降低電路運行中的溫度系數。正負電壓基準設置為并聯調整式電路。

四、結束語

嵌入式系統能夠為專用特定應用應用而設計專用計算機系統，在電路系統設計中運用較為廣泛，能夠迎合目前電力系統設計的需要，在目前很多領域中均廣泛應用。